JPH0893950A - Valve assembly - Google Patents
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Classifications
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-
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- F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの吸気装置
へ排気ガスを定量供給するための弁組立体に関し、特
に、リニア型式のソレノイドアクチュエータを有する弁
組立体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve assembly for quantitatively supplying exhaust gas to an intake system of an engine, and more particularly to a valve assembly having a linear type solenoid actuator.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】排気ガ
ス循環弁は、エンジンに関連して使用し、燃焼室に通じ
る吸気マニホルドへ排気ガスを定量供給することによ
り、エンジンからの流出物を規制すると共に燃費を改善
する。米国特許第５，０２０，５０５号明細書に開示さ
れた排気ガス循環装置においては、ベース組立体が弁座
に係合できる弁部材を備えている。ベース組立体は排気
ガスの流量を規制するために弁座に関して弁部材を移動
させるように作動できるリニア型式の電磁ソレノイドア
クチュエータを備えたアクチュエータ組立体を支持す
る。ソレノイドアクチュエータは対応する円筒状通路を
有する磁極片内で往復運動できる円筒状アーマチュアを
有する。このアーマチュア及び磁極片の形状がアクチュ
エータの力を最適な状態より悪化させてしまう。BACKGROUND OF THE INVENTION Exhaust gas recirculation valves are used in connection with an engine to control the effluent from the engine by providing a fixed amount of exhaust gas to an intake manifold leading to a combustion chamber. And improve fuel economy. In the exhaust gas circulation device disclosed in U.S. Pat. No. 5,020,505, the base assembly includes a valve member that can engage a valve seat. The base assembly supports an actuator assembly comprising a linear type electromagnetic solenoid actuator operable to move a valve member with respect to a valve seat to regulate exhaust gas flow. The solenoid actuator has a cylindrical armature that can reciprocate within a pole piece having a corresponding cylindrical passage. The shape of the armature and pole pieces makes the actuator force worse than optimal.
【０００３】[0003]
【課題を解決するための手段】本発明は排気ガスを吸気
側へ定量供給するようなエンジンと一緒に使用する改善
した排気ガス循環弁に関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an improved exhaust gas recirculation valve for use with an engine that meters exhaust gas to the intake side.
【０００４】この排気ガス循環弁はコイル及びボビン組
立体のためのハウジングを画定する長い磁束経路を提供
する主磁極片を有する改善したリニア型式のソレノイド
により従来の排気ガス循環弁の欠点を克服する。第２磁
極片は主磁極片の開いた端部を閉じることにより磁気回
路を形成する。This exhaust gas recirculation valve overcomes the disadvantages of conventional exhaust gas recirculation valves by an improved linear type solenoid having a main pole piece that provides a long flux path defining a housing for the coil and bobbin assembly. . The second pole piece forms a magnetic circuit by closing the open end of the main pole piece.
【０００５】アーマチュアと磁極片との間に位置したア
ーマチュアスリーブは磁極片間にエアギャップを形成さ
せる。スリーブはその長さにわたって延びる軸方向の溝
穴を備え、これらの溝穴はアーマチュアの上下間の空気
を連通させ、アクチュエータの性能に対する空気抵抗の
効果を最小限に抑える。An armature sleeve located between the armature and the pole piece creates an air gap between the pole pieces. The sleeve has axial slots extending over its length, which communicate air between the top and bottom of the armature, minimizing the effect of air drag on the performance of the actuator.
【０００６】軸方向の力と電流との間のリニア関係（比
例関係）を保証するため、主磁極片はテーパした円筒状
区分を有する。更に、テーパした静止の主磁極片に隣接
したアーマチュアの端部に、テーパしたアーマチュア端
部分が設けてあり、弁の閉位置及び部分的に開いた位置
で軸方向の力を増大させる。テーパした主磁極片の内表
面に設けた第２のテーパ部分は開位置において付加的な
力を提供する。このようなアーマチュアのテーパ部分が
アクチュエータの力特性に関して設計上の自由度を増大
させる。To ensure a linear (proportional) relationship between axial force and current, the main pole piece has a tapered cylindrical section. In addition, a tapered armature end portion is provided at the end of the armature adjacent the tapered stationary main pole piece to increase the axial force in the closed and partially open positions of the valve. A second tapered portion on the inner surface of the tapered main pole piece provides additional force in the open position. Such a tapered portion of the armature increases the degree of freedom in design regarding the force characteristics of the actuator.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１、２を参照すると、排気ガス
循環弁１０はエンジン１２に関連して作動するようにな
っている。排気ガス循環弁１０は４つの基本的な組立
体、即ち、排気ガス循環ベース組立体１４、弁組立体１
６、アクチュエータ組立体１８及びピントル位置センサ
組立体２０で構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to FIGS. 1 and 2, an exhaust gas circulation valve 10 is adapted to operate in conjunction with an engine 12. The exhaust gas recirculation valve 10 has four basic assemblies, namely an exhaust gas recirculation base assembly 14 and a valve assembly 1.
6. It is composed of an actuator assembly 18 and a pintle position sensor assembly 20.
【０００８】排気ガス循環ベース組立体１４は頂壁２
４、底壁２６及び側壁２８を備えたハウジング２２を有
する。側壁は外方に延びた取り付け翼部３０を備え、こ
れらの翼部はエンジン１２のネジ穴３６に係合するボル
ト３４の如き取り付け手段を通過させるための開口３２
を有する。特定のエンジンに排気ガス循環弁１０をシー
ル状態で取り付けるためのガスケット３８又はその他の
手段を排気ガス循環ベース組立体１４とエンジン１２と
の間に配置することができる。ハウジング２２の底壁２
６に形成した第１及び第２の開口４０、４２は通路４４
により相互接続している。開口４２はその周辺部のまわ
りを延びるフランジリム４６を有する。フランジ付き開
口４２はフランジリム４６により位置決めされる弁座イ
ンサート４８を収容する。この弁座インサートは開口５
０を備え、そのまわりに弁座５２が形成される。排気ガ
ス循環ハウジング２２の頂壁２４に設けた弁ステム開口
５４は弁座インサート４８の開口５０に対して同軸的に
位置する。好ましい組立て方法においては、ベースハウ
ジング２２及び弁座インサート４８を粉末金属材料で別
個に形成する。すなわち、粉末金属材料を圧縮成形し、
次いで、熱を加えて一緒に溶融し、単一の排気ガス循環
ベースを形成する。The exhaust gas circulation base assembly 14 includes a top wall 2
4, having a housing 22 with a bottom wall 26 and a side wall 28. The side walls are provided with outwardly extending mounting wings 30 which have openings 32 through which mounting means such as bolts 34 engage in threaded holes 36 in the engine 12.
Have. A gasket 38 or other means for sealingly mounting the exhaust gas recirculation valve 10 to a particular engine may be disposed between the exhaust gas recirculation base assembly 14 and the engine 12. Bottom wall 2 of housing 22
The first and second openings 40, 42 formed in
Interconnected by The opening 42 has a flange rim 46 extending around its periphery. The flanged opening 42 receives a valve seat insert 48 positioned by a flange rim 46. This valve seat insert has an opening 5
0, around which a valve seat 52 is formed. The valve stem opening 54 provided in the top wall 24 of the exhaust gas circulation housing 22 is coaxial with the opening 50 of the valve seat insert 48. In the preferred method of assembly, the base housing 22 and valve seat insert 48 are separately formed of powder metal material. That is, the powder metal material is compression molded,
Heat is then applied and melted together to form a single exhaust gas circulation base.
【０００９】アクチュエータ組立体１８はハウジング部
材５６内に担持され、図２、３、４に示す好ましい構成
においては、このハウジング部材は単一の押出し部品で
できている。ハウジング部材５６は図示のような上方の
円筒状の壁５８を有し、この壁は上方の開いた端部６０
と、底部即ちベース６２とを具備する。ハウジング部材
５６の底部６２から下方に延びた１以上の支持部材６４
は、図示のように、押出し形成したハウジングの一部と
して形成され、側壁６６と底部６８とをそれぞれ具備す
る。各支持部材６４の底部６８は開口７０を備えること
ができ、これによって、ボルト７２の如き取り付け手段
を収容でき、このボルトは、排気ガス循環ベース組立体
１４の対応するネジ穴７４に係合したときに、アクチュ
エータのハウジング部材５６とベース組立体１４とを剛
直に相互係合した状態に保持する。The actuator assembly 18 is carried within a housing member 56 which, in the preferred configuration shown in FIGS. 2, 3 and 4, is made of a single extruded piece. The housing member 56 has an upper cylindrical wall 58 as shown which has an upper open end 60.
And a bottom or base 62. One or more support members 64 extending downward from the bottom 62 of the housing member 56
Are formed as part of an extruded housing, as shown, each having a side wall 66 and a bottom 68. The bottom 68 of each support member 64 can be provided with an opening 70, which can accommodate a mounting means, such as a bolt 72, which has engaged a corresponding threaded hole 74 in the exhaust gas circulation base assembly 14. Occasionally, the housing member 56 of the actuator and the base assembly 14 are held in rigid interengagement.
【００１０】また、アクチュエータのハウジング部材５
６から延びた段付き延長部７６は軸受ハウジング７８と
弁ステム通路８０とを有する。軸受ハウジング７８及び
弁ステム通路８０はアクチュエータのハウジング部材５
６と一体になっており、同軸関係で互いに隣接してい
る。図４に明示するように、軸受ハウジング７８はハウ
ジング部材５６の底部６２から延びる壁部分８２と、肩
部即ちフランジ８４とを有する。フランジ８４から延び
た壁部分８６が弁ステム通路８０を有する。壁部分８６
は弁ステム９２を通過させる開口９０を備えた下方の壁
８８で終端している。Also, the actuator housing member 5
A stepped extension 76 extending from 6 has a bearing housing 78 and a valve stem passage 80. The bearing housing 78 and the valve stem passage 80 define the housing member 5 of the actuator.
6 and are adjacent to each other in a coaxial relationship. As best seen in FIG. 4, the bearing housing 78 has a wall portion 82 extending from the bottom 62 of the housing member 56 and a shoulder or flange 84. A wall portion 86 extending from the flange 84 has a valve stem passage 80. Wall part 86
Terminates in a lower wall 88 with an opening 90 through which a valve stem 92 passes.
【００１１】アクチュエータのハウジング部材５６を排
気ガス循環ベース組立体１４に対して組立てるには、支
持部材６４をハウジング２２のネジ穴７４に整合させ、
弁ステム通路８０を有する壁部分８６を頂壁２４の弁ス
テム開口５４内へ挿入する。弁ステム通路８０を有する
壁部分８６は弁ステム開口５４に対して締まり嵌めし、
アクチュエータのハウジング部材５６と排気ガス循環ハ
ウジング２２との間にシール接触を提供する。To assemble the actuator housing member 56 to the exhaust gas recirculation base assembly 14, the support member 64 is aligned with the threaded hole 74 in the housing 22.
The wall portion 86 having the valve stem passage 80 is inserted into the valve stem opening 54 of the top wall 24. The wall portion 86 having the valve stem passage 80 is an interference fit with the valve stem opening 54,
A sealing contact is provided between the actuator housing member 56 and the exhaust gas circulation housing 22.
【００１２】弁組立体１６は、第１端部に弁ヘッド９４
を備えた軸方向に延びる円筒状の弁ステム９２を有する
ポペット弁を具備する。弁ステム９２の第２端部即ち末
端部９６は弁座インサート４８の開口５０を通り、弁ス
テム通路８０及び軸受ハウジング７８を通って延び、ア
クチュエータのハウジング部材５６の壁部分５８の開い
た上端６０の近傍の位置で終端する。好ましくは、弁ヘ
ッド９４及び弁座５２は、変化する排気ガス循環流の要
求を満たすための排気ガス循環弁の融通性を最大化する
ように、高分解能流れ曲線(high resolution flow curv
e)を提供するようになっている。更に、弁のプロフィー
ルは排気ガス流の乱れ（乱流）を最小限に抑え、弁９４
と弁座５２との間の着座表面に炭素が付着する危険性を
減少させる。The valve assembly 16 includes a valve head 94 at a first end.
And a poppet valve having an axially extending cylindrical valve stem 92 with a. A second or distal end 96 of valve stem 92 extends through opening 50 in valve seat insert 48, through valve stem passage 80 and bearing housing 78, and has an open upper end 60 of wall portion 58 of actuator housing member 56. Ends at a position near. Preferably, the valve head 94 and the valve seat 52 are provided with a high resolution flow curve so as to maximize the flexibility of the exhaust gas circulation valve to meet changing exhaust gas circulation flow requirements.
e). Further, the valve profile minimizes turbulence (turbulence) in the exhaust gas flow and the valve 94
The risk of carbon adhering to the seating surface between the seat and the valve seat 52 is reduced.
【００１３】弁ステム軸受９８は軸受ハウジング７８内
に収容され、弁ステム９２はこの軸受の軸受開口１００
を通って延びる。軸受開口１００は、軸受とステム９２
との間の接触部での排気ガスの漏洩を最小限に抑えた状
態で、軸受内でのステム９２の軸方向運動を可能にする
ような寸法を有する。軸受９８は青銅の如き剛直な材料
又は高分子量過フッ化炭化水素の如き高潤滑性を有する
適当な高温ポリマーで作られる。好ましい過フッ化炭化
水素はポリテトラフルオルエチレン（いわゆるデュポン
社の「テフロン」（登録商標名））である。The valve stem bearing 98 is housed within the bearing housing 78, and the valve stem 92 is the bearing opening 100 of this bearing.
Extend through. The bearing opening 100 includes a bearing and a stem 92.
It is dimensioned to allow axial movement of the stem 92 within the bearing with minimal leakage of exhaust gas at the contact area between. Bearing 98 is made of a rigid material such as bronze or a suitable high temperature polymer with high lubricity such as high molecular weight fluorocarbons. A preferred fluorohydrocarbon is polytetrafluoroethylene (so-called "Teflon" (registered trademark) of DuPont).
【００１４】図２、３に示すように、半径方向のクリア
ランス（間隙）１０２、１０４が弁ステム９２と弁ステ
ム通路８０との間及び軸受９８と軸受ハウジングの壁８
２との間にそれぞれ形成される。軸受９８は固定されて
おらず、クリアランス１０２、１０４を利用して限定範
囲内で自由に浮遊できる状態にあり、アクチュエータの
振動や作動で生じた摩耗の如きファクターに起因する弁
ステム９２の半径方向運動を許容する。浮遊状態にある
軸受により、側方への運動が容易になるため、軸受開口
１００と弁ステム９２との間の接触面は極めて良好な気
密状態となり、アクチュエータ組立体へのガスの漏洩を
阻止する。As shown in FIGS. 2 and 3, radial clearances 102, 104 are provided between the valve stem 92 and the valve stem passage 80 and between the bearing 98 and the wall 8 of the bearing housing.
And 2 respectively. The bearing 98 is not fixed and is free to float within a limited range by utilizing the clearances 102 and 104, and the radial direction of the valve stem 92 due to factors such as vibration of the actuator and wear caused by operation. Allow movement. The floating bearing facilitates lateral movement, so that the contact surface between the bearing opening 100 and the valve stem 92 is very airtight and prevents gas leakage to the actuator assembly. .
【００１５】弁ステム９２と軸受開口１００との間にシ
ール接触が確立されるほかに、軸受部材９８の下面１０
６と軸受ハウジングの肩部８４との間に面シールが形成
される。シール面を弁ステムの運動方向に対して垂直に
配置することにより、軸受９８と軸受ハウジング７８の
壁８２とを圧入する必要がなくなり、弁ステム及び軸受
の半径方向運動のためにクリアランス１０４を利用でき
る。面シールのまわりでの漏洩の無いシールを維持する
ために、圧縮バネ１１２の如き偏倚部材により軸受９８
の上面１１０に偏倚力を作用させる。軸受に加えられる
バネの力は、所望の半径方向の整合関係での軸受の運動
を可能にした状態で、軸受の下面１０６と肩部８４との
間に気密な面シールを維持するのに十分なものとする。
中間のワッシャ又はディスク１１４を使用したスリップ
面をバネ部材１１２と軸受９８の上面１１０との間に配
置するのが望ましい。ワッシャ１１４はバネ部材に接触
する上面と、軸受９８の上面１００に連通してこれらの
間にスリップ面を提供する下面とを有する。ワッシャ１
１４を使用すると、軸受部材の自由な半径方向運動を阻
害するようなバネ１１２と軸受９８との間の結合を防止
できる。Besides establishing a sealing contact between the valve stem 92 and the bearing opening 100, the lower surface 10 of the bearing member 98 is
A face seal is formed between 6 and the bearing housing shoulder 84. Placing the sealing surface perpendicular to the direction of movement of the valve stem eliminates the need to press-fit the bearing 98 and the wall 82 of the bearing housing 78 and utilizes the clearance 104 for radial movement of the valve stem and bearing. it can. In order to maintain a leak-free seal around the face seal, a biasing member such as a compression spring 112 causes the bearing 98
A biasing force is applied to the upper surface 110 of the. The spring force exerted on the bearing is sufficient to maintain a hermetic face seal between the bearing lower surface 106 and the shoulder 84, while permitting the bearing to move in the desired radial alignment relationship. It should be
A slip surface using an intermediate washer or disk 114 is preferably located between the spring member 112 and the top surface 110 of the bearing 98. The washer 114 has an upper surface that contacts the spring member and a lower surface that communicates with the upper surface 100 of the bearing 98 to provide a slip surface therebetween. Washer 1
The use of 14 can prevent coupling between the spring 112 and the bearing 98 which would impede the free radial movement of the bearing member.
【００１６】アクチュエータ組立体１８は更に、リニア
型式のソレノイド１１６を備え、このソレノイドはアク
チュエータハウジング５６内に配置され、弁ステム９２
の第２端部即ち末端部９６に接続している。ソレノイド
１１６は、弁ステム９２を運動させて、その弁ヘッド９
４を弁座５２に対して係合又は係合解除させ、排気ガス
循環ハウジング２２の通路４４を通る排気ガスの流れを
開始させたり規制したりする。図２、５に示すように、
主磁極片１１８はテーパ状の中央磁極１２０と、ベース
１２２と、円筒状の外壁１２４とを備えたカップ形状を
呈する。本発明の好ましい実施の形態においては、テー
パ状の中央磁極の外表面はアクチュエータの軸線から離
れるように傾斜しているが、中央磁極は（テーパしてい
ない）中央の円筒状内表面１２１を有する。外壁１２４
はアクチュエータハウジング５６の開いた端部６０への
磁極片の挿入を可能にするような寸法を有する。磁極片
１１８のベース１２２から延びたキー１２６はアクチュ
エータハウジングのベース６２に設けた中空支持部材６
４に摺動係合し、磁極片を位置決めする。カップ状の主
磁極片１１８の開いた端部１２８はコイル／ボビン組立
体１３０を収容する。実質上環状の形状を呈するコイル
／ボビン組立体１３０は上方に突出したテーパ状の中央
磁極１２０と外壁１２４との間で主磁極片１１８の底部
に形成された対応する環状溝（グルーブ）１３２に係合
する。Actuator assembly 18 further includes a linear type solenoid 116, which is disposed within actuator housing 56 and which includes valve stem 92.
To the second or end 96 of the. The solenoid 116 moves the valve stem 92 to move its valve head 9
4 is engaged or disengaged with the valve seat 52 to initiate or regulate the flow of exhaust gas through the passage 44 of the exhaust gas circulation housing 22. As shown in FIGS.
The main magnetic pole piece 118 has a cup shape including a central magnetic pole 120 having a tapered shape, a base 122, and a cylindrical outer wall 124. In a preferred embodiment of the invention, the outer surface of the tapered central pole is inclined away from the actuator axis, but the central pole has a (non-tapered) central cylindrical inner surface 121. . Outer wall 124
Are dimensioned to allow insertion of pole pieces into the open end 60 of the actuator housing 56. The key 126 extending from the base 122 of the pole piece 118 is a hollow support member 6 provided on the base 62 of the actuator housing.
Slidably engage 4 to position the pole pieces. The open end 128 of the cup-shaped main pole piece 118 houses the coil / bobbin assembly 130. A coil / bobbin assembly 130 having a substantially annular shape has a corresponding annular groove 132 formed in the bottom of the main pole piece 118 between the upwardly projecting tapered central pole 120 and the outer wall 124. Engage.
【００１７】カップ状の主磁極片１１８は第２の磁極片
１３４により閉じられ、この磁極片１３４はコイル／ボ
ビン組立体１３０の中央開口１３８内に挿入される（テ
ーパしていない）中央の円筒状磁極部分１３６を有す
る。図示のように、第２の磁極片１３４の上端はフラン
ジ１４０を備え、このフランジは主磁極片１１８の外壁
１２４の開いた端部１２８の周辺部に設けた対応する位
置決め溝穴１４４に係合できる１以上のタブ（突起）１
４２を有する。ソレノイドアクチュエータ１１６の磁気
回路は、コイル／ボビン組立体１３０の実質的な部分の
まわりに位置する磁気回路を形成する主磁極片１１８
と、第２磁極片１３４と、弁ステム９２の第２端部９６
に固定されこれと一緒に運動できるアーマチュア１４６
とを有する。アーマチュア１４６は弁ステム９２の第２
端部９６を収容するフランジ付き開口を備えた保持ディ
スク９７によりこの第２端部９６に関して位置決め固定
され、第２端部は保持ディスクの開口に対して螺合又は
伸展加工され、弁ステムと保持ディスクとが確実に係合
せしめられる。主磁極片１１８のテーパ状磁極１２０及
び第２磁極片１３４の（テーパしていない）真っすぐな
磁極部分１３６は弁ステム９２と実質上同じ軸線を有す
る円筒状通路１５２を画成し、この通路はアーマチュア
１４６の直径より僅かに大きな直径を有し、アーマチュ
ア及びこれに取り付けた弁ステムの軸方向運動を許容す
る。The cup-shaped main pole piece 118 is closed by a second pole piece 134 which is inserted into the central opening 138 of the coil / bobbin assembly 130 (not tapered) in a central cylinder. A magnetic pole portion 136. As shown, the upper end of the second pole piece 134 is provided with a flange 140 which engages a corresponding locating slot 144 provided around the open end 128 of the outer wall 124 of the main pole piece 118. 1 or more tabs (projections) that can be created
42. The magnetic circuit of the solenoid actuator 116 forms a main pole piece 118 that forms a magnetic circuit located around a substantial portion of the coil / bobbin assembly 130.
The second pole piece 134 and the second end 96 of the valve stem 92.
Armature 146 that is fixed to and can be exercised with
Have and. Armature 146 is the second of valve stem 92
It is positioned and fixed with respect to this second end 96 by means of a retaining disc 97 having a flanged opening for accommodating the end 96, which is screwed or extended with respect to the aperture of the retaining disc and is retained with the valve stem. The disc is securely engaged. The tapered pole piece 120 of the main pole piece 118 and the straight (non-tapered) pole piece 136 of the second pole piece 134 define a cylindrical passageway 152 having substantially the same axis as the valve stem 92, which passageway. It has a diameter slightly larger than the diameter of the armature 146 to allow axial movement of the armature and the valve stem attached thereto.
【００１８】ソレノイド組立体内でのアーマチュアの作
動にとって必要なのは、アーマチュア１４６と磁極片１
１８、１３４との間に円周方向のエアギャップ１４８を
維持させることである。排気ガス循環弁内でのエアギャ
ップ１４８は、磁極片とアーマチュアとの間でソレノイ
ドの円筒状通路１５２内に位置決めされた非磁性スリー
ブ１５０を使用することにより形成される。図６、７に
示すように、スリーブ１５０はステンレス鋼又は温度抵
抗ポリマーの如き薄い非磁性材料でできており、軸方向
に延びる一連の溝穴１５４を有する。これらの溝穴１５
４はアーマチュア１４６の上方の空気空間１５６とアー
マチュアの下方の空間１５８とを連通し、アーマチュア
の運動に対する空気抵抗の効果を最小限に抑える。この
ような空気抵抗効果は、アクチュエータの応答時間を遅
らせ、弁自体の開閉性能に悪影響を及ぼすので望ましく
ない。アーマチュアを通る空気通路によりアーマチュア
の上下の空気空間を連通する従来のソレノイドアクチュ
エータとは異なり、本発明のアクチュエータはエアギャ
ップを利用して通気を行う。その結果、アーマチュアの
横断面積は空気通路を設けることにより除去される材料
が無いので、悪影響を受けない。To operate the armature within the solenoid assembly, it is necessary to have the armature 146 and the pole piece 1.
18 to maintain a circumferential air gap 148 between them. The air gap 148 in the exhaust gas recirculation valve is formed by using a non-magnetic sleeve 150 positioned in the cylindrical passage 152 of the solenoid between the pole piece and the armature. As shown in FIGS. 6 and 7, the sleeve 150 is made of a thin non-magnetic material such as stainless steel or a temperature resistant polymer and has a series of axially extending slots 154. These slots 15
4 communicates the air space 156 above the armature 146 with the space 158 below the armature to minimize the effect of air resistance on the movement of the armature. Such an air resistance effect undesirably delays the response time of the actuator and adversely affects the opening / closing performance of the valve itself. Unlike conventional solenoid actuators that communicate the air space above and below the armature by an air passageway through the armature, the actuator of the present invention utilizes an air gap to provide ventilation. As a result, the cross-sectional area of the armature is not adversely affected since no material is removed by providing the air passage.
【００１９】上述の好ましい実施の形態におけるリニア
型式のソレノイドアクチュエータにおいては、アーマチ
ュアの全範囲、従って、弁の運動の全範囲にわたって力
と電流との間にリニア関係（比例関係）が存在するのが
望ましい。このようなソレノイドの設計に当たっては、
ソレノイドの製造に使用する磁性材料の非直線性（リニ
ア関係がないこと）及び磁束密度と磁力との間の関係を
考慮しなければならない。排気ガス循環弁に使用する既
知のリニア型式のアクチュエータにおいては、テーパ状
の磁極片の機能はアクチュエータの運動範囲にわたって
軸方向の力と電流との間にリニア関係を与えることであ
る。このような装置の磁気効率は、半径方向に向いた実
質的な磁束が存在するため、最適効率よりも実質的に小
さくなり、その結果、所望の直線性を維持するのが困難
であった。従来のリニア型式の排気ガス循環ソレノイド
に固有の欠点を排除するため、アーマチュア１４６はテ
ーパ状の中央磁極部分１２０に隣接する端部にテーパ状
の部分１６０を具備する。アーマチュア１４６のこのテ
ーパ状部分１６０は静止のテーパ状磁極部分１２０の方
向とは反対の方向にアクチュエータの軸線に向かって傾
斜している。テーパ状のアーマチュアは、テーパ状部分
１６０から主磁極片１１８のテーパ状磁極部分１２０へ
延びる漏洩磁極（図８にＡにて示す）のための焦点経路
（集中経路）を提供することにより、一定の電流により
発生する軸方向の力を改善する。アーマチュアのテーパ
状部分１６０及び中央磁極部分１２０を横切るように漏
洩磁束を導くことにより、主磁極片１１８の静止のテー
パ状磁極部分１２０により提供されるリニア特性を維持
した状態で、弁ステムの軸線の方向に発生した力が増大
する。In the linear type solenoid actuator in the preferred embodiment described above, there is a linear relationship between force and current over the entire range of the armature and hence over the range of motion of the valve. desirable. In designing such a solenoid,
The non-linearity (no linear relationship) of the magnetic material used to manufacture the solenoid and the relationship between magnetic flux density and magnetic force must be considered. In known linear type actuators used in exhaust gas circulation valves, the function of the tapered pole pieces is to provide a linear relationship between axial force and current over the range of motion of the actuator. The magnetic efficiency of such devices has been substantially less than optimal due to the presence of substantial magnetic flux in the radial direction, and as a result it has been difficult to maintain the desired linearity. To eliminate the deficiencies inherent in conventional linear type exhaust gas circulation solenoids, the armature 146 includes a tapered portion 160 at the end adjacent the tapered central pole portion 120. This tapered portion 160 of the armature 146 is inclined toward the axis of the actuator in a direction opposite to the direction of the stationary tapered pole portion 120. The tapered armature provides a constant path by providing a focal path for a leaky pole (shown at A in FIG. 8) extending from the tapered section 160 to the tapered pole section 120 of the main pole piece 118. To improve the axial force generated by the electric current. By directing the leakage flux across the armature tapered portion 160 and the center pole portion 120, the valve stem axis is maintained while maintaining the linear characteristics provided by the stationary tapered pole portion 120 of the main pole piece 118. The force generated in the direction of increases.
【００２０】アーマチュアのテーパ状部分１６０を設け
たほかに、対応するテーパ状延長部１６２が静止のテー
パ状磁極部分１２０の内表面から内方に突出している。
テーパ状延長部１６２はアーマチュアのテーパ状部分１
６０に実質上平行となっており、図９にＢにて示す付加
的な磁束場経路を形成することにより付加的な軸方向の
力成分を提供する。付加的な力成分は磁束場Ｂを通して
発生せしめられ、弁部材９４がその全開位置の近傍に位
置するときの弁１０の高流量作動中に効力を発揮する。
アーマチュア１４６のテーパ状延長部１６２とテーパ状
部分１６０との間のギャップ１６４の長さがこのギャッ
プを横切る付加的な磁束密度により発生せしめられる軸
方向の力を強めるので、アーマチュア及びテーパ状磁極
片の角度の変化により、ギャップ１６４を横切って発生
する力が変化する。従って、テーパ状アーマチュア及び
付加的なテーパ状磁極片延長部１２０、１６２が、従来
のソレノイドアクチュエータでは利用できなかった設計
上の自由度を増大させる。設計上の自由度が増大すれ
ば、アーマチュアに作用する大きな軸方向の力がすべて
の位置において得られる。In addition to providing the armature tapered portion 160, a corresponding tapered extension 162 projects inwardly from the inner surface of the stationary tapered magnetic pole portion 120.
The tapered extension 162 is the tapered portion 1 of the armature
It is substantially parallel to 60 and provides an additional axial force component by forming an additional flux field path shown at B in FIG. An additional force component is generated through the magnetic flux field B and takes effect during high flow operation of the valve 10 when the valve member 94 is located near its fully open position.
The length of the gap 164 between the tapered extension 162 of the armature 146 and the tapered portion 160 enhances the axial force generated by the additional magnetic flux density across this gap, so that the armature and tapered pole piece Changes the force generated across the gap 164. Thus, the tapered armature and the additional tapered pole piece extensions 120, 162 increase design flexibility not available with conventional solenoid actuators. With increased design freedom, large axial forces acting on the armature are available at all positions.
【００２１】アクチュエータ組立体１８はピントル位置
センサ組立体２０により閉じられる。ピントル位置セン
サ組立体は偏倚されたホロワ１６６を有し、このホロワ
は保持ディスク９７の上面に接触し、弁シャフト９２の
移動に応じて移動し、このシャフトの位置、従って、弁
座５２に関する弁９４の位置を追従する。弁シャフト９
２の位置は電気信号に変換され、この信号は電気接続部
１６８を介して適当なコントローラ（図示せず）に伝達
される。ピントル位置センサ組立体２０はその周辺部の
まわりを延びるフランジ１７０を有する。好ましくは、
ピントル位置センサ組立体のケースは耐久性のポリマー
材料で作られるが、フランジは剛直な金属シース即ち縁
部１７２を具備し、センサ本体はこの縁部に一体的に鋳
造される。センサ組立体２０の縁部１７２は、フランジ
１７０上に据込み加工されたアクチュエータハウジング
５６の開いた端部６０の上縁１７６により、エラストマ
ーシール１７４と共に、保持される。ピントル位置セン
サ組立体２０に一体的に設けられた金属縁部１７２を使
用することにより、センサ２０の正確な作動を阻害する
ようなフランジの寸法変化を常時抑えることができる。The actuator assembly 18 is closed by the pintle position sensor assembly 20. The pintle position sensor assembly includes a biased follower 166 that contacts the upper surface of the retaining disc 97 and moves in response to movement of the valve shaft 92, which position of the shaft and thus the valve with respect to the valve seat 52. Follow the position of 94. Valve shaft 9
The 2 position is converted to an electrical signal which is communicated via electrical connection 168 to a suitable controller (not shown). The pintle position sensor assembly 20 has a flange 170 extending around its perimeter. Preferably,
The case of the pintle position sensor assembly is made of a durable polymeric material, but the flange has a rigid metal sheath or edge 172, and the sensor body is integrally cast on this edge. The edge 172 of the sensor assembly 20 is held together with the elastomer seal 174 by the upper edge 176 of the open end 60 of the actuator housing 56 upset on the flange 170. By using the metal edge 172 provided integrally with the pintle position sensor assembly 20, a dimensional change of the flange that hinders the accurate operation of the sensor 20 can be suppressed at all times.
【００２２】次に、図２、３を参照して、排気ガス循環
弁１０の好ましい作動を説明する。図２は、エンジンの
吸気装置へ排気ガスを循環させる必要がない場合に、ス
ロットルを全開状態に設定したときに遭遇するような閉
位置における排気ガス循環弁を示す。この閉位置におい
ては、コイル１３０は励磁されていない状態にあり、そ
れ故、力を生じさせる磁場はアクチュエータ１８内に発
生しない。バネ１１２はアーマチュア１４６及びこれに
取り付けた弁組立体を閉位置の方へ偏倚して、弁部材９
４を弁座５２に着座させ、エンジン１２の排気ガス通路
１７８から吸気通路１８０への排気ガスの流れを阻止す
る。図２に示す閉位置において、排気ガス循環ベースハ
ウジング２２の通路４４はエンジン１２の通路１８０か
らのマニホルド真空に晒される。しかし、排気ガス循環
ベースハウジング２２の弁ステム開口５４とアクチュエ
ータハウジング２２の弁ステム通路８０との間の接触面
にシールが確立されているため、外部の空気がエンジン
の吸気装置へ流入せず、エンジンの性能が低下しない。Next, the preferred operation of the exhaust gas circulation valve 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the exhaust gas recirculation valve in a closed position, such as would be encountered when the throttle is set to a fully open position when there is no need to circulate exhaust gas to the intake system of the engine. In this closed position, the coil 130 is in an unexcited state, so that no force-producing magnetic field is generated in the actuator 18. The spring 112 biases the armature 146 and the valve assembly attached thereto toward the closed position to cause the valve member 9 to move.
4 is seated on the valve seat 52 to block the flow of exhaust gas from the exhaust gas passage 178 of the engine 12 to the intake passage 180. In the closed position shown in FIG. 2, the passage 44 of the exhaust gas circulation base housing 22 is exposed to the manifold vacuum from the passage 180 of the engine 12. However, since a seal is established at the contact surface between the valve stem opening 54 of the exhaust gas circulation base housing 22 and the valve stem passage 80 of the actuator housing 22, external air does not flow into the intake device of the engine, Engine performance does not deteriorate.
【００２３】関連するコントローラが吸気マニホルドへ
排気ガスを導入するようなエンジン作動状態になったと
判定したとき、電流信号が電気接続部１６８を介してコ
イル１３０に送られ、図８、９に示す磁場Ａ、Ｂを発生
させる。これらの磁場はアーマチュア１４６に作用する
開弁力を生じさせ、この力は弁ステムの軸線と同一方向
に働き、バネ１１２の偏倚力及び弁部材９４の両側の差
圧（閉弁方向）に対抗する。磁場により発生した力がバ
ネ偏倚力及び差圧より大きくなったとき、アーマチュア
１４６及びこれに取り付けた弁組立体１６が軸方向に運
動し、弁部材が弁座５２から離れる（図３）。弁が開く
と、排気ガスが排気ガス通路１７８から排気ガス循環ベ
ースハウジング２２の通路４４を通って吸気通路１８０
へ流入する。アクチュエータのハウジング部材５６の弁
ステム通路８０と排気ガス循環ベースハウジング２２の
弁ステム開口５４との間の接触面に形成されたシールに
より、排気ガス循環弁１０からの排気ガスの漏洩が阻止
される。同時に、ベース組立体１４からアクチュエータ
組立体１８への排気ガスの流通は、軸受９８と肩部８４
との間に形成された面シール及び軸受開口１００内と弁
ステムとの間の気密状態により阻止される。When the associated controller determines that the engine is operating, such as introducing exhaust gas to the intake manifold, a current signal is sent to coil 130 via electrical connection 168 to generate the magnetic field shown in FIGS. A and B are generated. These magnetic fields produce a valve opening force acting on the armature 146, which acts in the same direction as the axis of the valve stem and opposes the biasing force of the spring 112 and the differential pressure across the valve member 94 (closing direction). To do. When the force generated by the magnetic field exceeds the spring bias and differential pressure, the armature 146 and the valve assembly 16 attached thereto move axially, causing the valve member to move away from the valve seat 52 (FIG. 3). When the valve is opened, exhaust gas passes from the exhaust gas passage 178 through the passage 44 of the exhaust gas circulation base housing 22 to the intake passage 180.
Flow into. The seal formed on the contact surface between the valve stem passage 80 of the actuator housing member 56 and the valve stem opening 54 of the exhaust gas circulation base housing 22 prevents leakage of exhaust gas from the exhaust gas circulation valve 10. . At the same time, the flow of exhaust gas from the base assembly 14 to the actuator assembly 18 is controlled by the bearing 98 and the shoulder 84.
And the airtightness between the inside of the bearing opening 100 and the valve stem.
【図１】本発明の特徴を具体化した排気ガス循環弁の分
解部品斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an exhaust gas circulation valve embodying the features of the present invention.
【図２】第１作動モードにおける図１の排気ガス循環弁
の部分断面図である。FIG. 2 is a partial sectional view of the exhaust gas circulation valve of FIG. 1 in a first operation mode.
【図３】第２作動モードにおける図１の排気ガス循環弁
の部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the exhaust gas circulation valve of FIG. 1 in a second operation mode.
【図４】図を明瞭にするため一部を図示省略した状態で
の図１の排気ガス循環弁の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust gas circulation valve of FIG. 1 in a state where a part thereof is omitted for clarity.
【図５】図１の排気ガス循環弁のためのアクチュエータ
組立体の主磁極片の部分断面斜視図である。5 is a partial cross-sectional perspective view of the main pole piece of the actuator assembly for the exhaust gas circulation valve of FIG.
【図６】図１の排気ガス循環弁のためのソレノイド組立
体のエアギャップスリーブの斜視図である。6 is a perspective view of an air gap sleeve of a solenoid assembly for the exhaust gas circulation valve of FIG.
【図７】図６の７−７線におけるエアギャップスリーブ
の断面図である。7 is a cross-sectional view of the air gap sleeve taken along line 7-7 of FIG.
【図８】ある作動モードにおける本発明の排気ガス循環
弁のアクチュエータ組立体の部分断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the actuator assembly of the exhaust gas circulation valve of the present invention in one mode of operation.
【図９】別の作動モードにおける本発明の排気ガス循環
弁のアクチュエータ組立体の部分断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the actuator assembly of the exhaust gas circulation valve of the present invention in another mode of operation.
１２ エンジン １６ 弁組立体 １８ アクチュエータ組立体 ９４ 弁部材 １１８ 主磁極片 １２０ 中央磁極（円筒状磁極部分） １２２ ベース １２４ 外壁 １６０ テーパ状部分 １６２ テーパ状延長部 １６４ ギャップ １３４ 第２磁極片 １３６ 円筒状磁極部分 １４０ フランジ １４６ アーマチュア １５２ 円筒状通路 １８０ 吸気通路 12 engine 16 valve assembly 18 actuator assembly 94 valve member 118 main magnetic pole piece 120 central magnetic pole (cylindrical magnetic pole portion) 122 base 124 outer wall 160 tapered portion 162 tapered extension 164 gap 134 second magnetic pole piece 136 cylindrical magnetic pole Part 140 Flange 146 Armature 152 Cylindrical passage 180 Intake passage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドゥワイト・オーマン・パーマー アメリカ合衆国ニューヨーク州14610，ロ チェスター，フェアヘイヴェン・ロード 164 (72)発明者 トーマス・ウォルフガング・ネール アメリカ合衆国ミシガン州48316，シェル ビー・タウンシップ，イーストブルック・ コート 5001 (72)発明者 ノリーン・ルイーズ・マストロ アメリカ合衆国ニューヨーク州14626，ロ チェスター，ギネヴェア・ドライブ 195 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Dwight Oman Palmer, Fairhaven Road, Rochester, NY 14610, New York, USA 164 (72) Thomas Wolfgang Nehle, Shelby Town, 48316, Michigan, USA Ship, Eastbrook Court 5001 (72) Inventor Noreen Louise Mastro Gineveer Drive, Rochester, 14626, New York, USA 195
Claims (3)
給するための弁組立体において、 電磁ソレノイドアクチュエータであって、静止の主磁極
片と、静止の第２磁極片と、電磁ソレノイドアクチュエ
ータの軸線に沿って動くことのできるアーマチュアとを
有する磁気回路を具備した電磁ソレノイドアクチュエー
タを備え、 上記主磁極片が上記アクチュエータの軸線に関して外方
へテーパした円筒状磁極部分と、当該アクチュエータの
軸線に関して内方へテーパした磁極片延長部とを有し、 上記アーマチュアが、上記円筒状磁極部分に隣接した同
アーマチュアの第１端部にテーパ状部分を具備し、この
テーパ状部分が、上記磁極片延長部と実質上同じ角度
で、上記アクチュエータの軸線に関して内側方向に傾斜
しており、 上記傾斜したアーマチュアテーパ状部分及び上記テーパ
した円筒状磁極部分が、当該アーマチュアからの漏洩磁
束を当該円筒状磁極部分へ収束させて、同アーマチュア
に作用する軸方向の力を増大させるように作動でき、 上記傾斜したアーマチュアテーパ状部分及び上記テーパ
した磁極片延長部は、当該アーマチュアが弁全開位置に
近づいたときに、エアギャップを形成して、同アーマチ
ュアに作用する軸方向の力を増大させるように作動でき
ることを特徴とする弁組立体。1. A valve assembly for quantitatively supplying exhaust gas to an intake device of an engine, comprising: an electromagnetic solenoid actuator, a stationary main magnetic pole piece, a stationary second magnetic pole piece, and an axis line of the electromagnetic solenoid actuator. An electromagnetic solenoid actuator having a magnetic circuit having an armature movable along the axis, the main pole piece tapering outwardly with respect to the axis of the actuator, and a cylindrical pole portion inward with respect to the axis of the actuator. A tapered pole piece extension, wherein the armature comprises a tapered portion at a first end of the armature adjacent the cylindrical magnetic pole portion, the tapered portion comprising the pole piece extension. Tilted inwardly with respect to the actuator axis at substantially the same angle as The tapered portion and the tapered cylindrical magnetic pole portion are operable to focus the leakage flux from the armature onto the cylindrical magnetic pole portion to increase the axial force acting on the armature, the tilted The armature taper and the tapered pole piece extension are operable to create an air gap and increase the axial force on the armature when the armature approaches the valve fully open position. Characteristic valve assembly.
位置との間で運動せしめられる弁部材を更に備え、 上記主磁極片が上記円筒状磁極部分と、上記磁極片延長
部と、ベース部分と、円筒状外壁とを備えたカップ状ハ
ウジングを有し、このカップ状ハウジングがコイルを収
容するような形状を有することを特徴とする請求項１の
弁組立体。2. A valve member movable by the armature between a fully closed position and a fully open position, wherein the main pole piece has the cylindrical pole piece portion, the pole piece extension portion, and a base portion. The valve assembly of claim 1 having a cup-shaped housing with a cylindrical outer wall, the cup-shaped housing having a shape for accommodating a coil.
給するための弁組立体において、 電磁ソレノイドアクチュエータにより全閉位置と全開位
置との間で運動せしめられる弁部材を更に備え、 上記電磁ソレノイドアクチュエータが、静止の主磁極
片、静止の第２磁極片、及び、上記弁部材に取り付けら
れ、当該アクチュエータの軸線に沿って上記主磁極片と
上記第２磁極片との間で動くことのできるアーマチュア
を有する磁気回路を備え、 上記主磁極片が、上記アクチュエータの軸線に関して外
方へテーパした内側の円筒状磁極部分と、当該アクチュ
エータの軸線に関して内方へテーパした磁極片延長部
と、ベース部分と、円筒状外壁とを備えたカップ状ハウ
ジングを有し、このカップ状ハウジングがコイルを収容
するような形状を有し、 上記第２磁極片が円筒状磁極部分と、この円筒状磁極部
分から外方に延びたフランジ部材とを備えていて、カッ
プ状の上記主磁極片を閉じるような形状を有し、 上記主磁極片の上記内側円筒状磁極部分及び上記第２磁
極片の上記円筒状磁極部分が同軸的に互いに整合してい
て、上記アーマチュアの運動のための円筒状通路を画成
するようになっており、 上記アーマチュアが、上記内側円筒状磁極部分に隣接し
た同アーマチュアの第１端部にテーパ状部分を具備し、
このテーパ状部分が、上記磁極片延長部と実質上同じ角
度で、上記アクチュエータの軸線に関して内側方向に傾
斜しており、 上記傾斜したアーマチュアテーパ状部分及び上記テーパ
した内側円筒状磁極部分が、当該アーマチュアからの漏
洩磁束を当該内側円筒状磁極部分へ収束させて、当該ア
クチュエータの軸方向において同アーマチュアに作用す
る力を増大させて弁を開くように作動でき、 上記傾斜したアーマチュアテーパ状部分及び上記テーパ
した磁極片延長部は、当該アーマチュアが弁全開位置に
近づいたときに、エアギャップを形成して、同アーマチ
ュアに作用する軸方向の力を増大させて弁を開くように
作動できることを特徴とする弁組立体。3. A valve assembly for quantitatively supplying exhaust gas to an intake device of an engine, further comprising a valve member which is moved by an electromagnetic solenoid actuator between a fully closed position and a fully opened position, the electromagnetic solenoid actuator. Attached to the stationary main pole piece, the stationary second pole piece, and the valve member and movable along the axis of the actuator between the main pole piece and the second pole piece. A magnetic circuit having a main magnetic pole piece, wherein the main magnetic pole piece has an inner cylindrical magnetic pole portion tapered outward with respect to the axis of the actuator, a magnetic pole piece extension portion tapered inward with respect to the axis of the actuator, and a base portion. A cup-shaped housing having a cylindrical outer wall, the cup-shaped housing having a shape for accommodating a coil, The second magnetic pole piece includes a cylindrical magnetic pole portion and a flange member extending outwardly from the cylindrical magnetic pole portion, and has a shape that closes the cup-shaped main magnetic pole piece. The inner cylindrical pole portion of the piece and the cylindrical pole portion of the second pole piece are coaxially aligned with one another to define a cylindrical passage for movement of the armature, The armature includes a tapered portion at a first end of the armature adjacent the inner cylindrical pole portion,
The tapered portion is inclined inwardly with respect to the axis of the actuator at substantially the same angle as the pole piece extension, and the inclined armature tapered portion and the tapered inner cylindrical magnetic pole portion are The magnetic flux leaking from the armature can be converged to the inner cylindrical magnetic pole portion to increase the force acting on the armature in the axial direction of the actuator so as to open the valve, and the inclined armature tapered portion and the inclined armature tapered portion The tapered pole piece extension is operable to open the valve by forming an air gap and increasing the axial force acting on the armature when the armature approaches the valve fully open position. Valve assembly.
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